Hoogspanningsafsluiters en operasionele meganisme-gebreke
Hoogspanningsafsluiters (HVDs) is kritiese skakeltoestelle in kragnette, hoofsaaklik gebruik om kragbronne te isoleer in samehang met skakelbrekers. Met die voorstel van "digitaal netwerke", voortdurende vordering in hoogspanningskragtoesteltegnologie, en die uitbreiding van China se kragnet, het HVD-toepassings in getal en diversiteit toegeneem. Die elektriese bedryfsmechanisme, 'n belangrike komponent wat HVD-skakelbewegings beheer, vereis uitermate betroubare en stabiele prestasie.
HVDs maak 'n hoë uitvalkoers onder hoogspanningstoerusting uit, met bedryfsmechanismes as die primêre oorsaak van foute. Gewone bedryfsmechanisme-foute sluit weiering om oor te skakel, bedryfsfoute, en onvolledige oop- of toe-stelling in. As die bedryfsmechanisme wegloop—waar die motor voortgaan om te hardloop—kan dit lei tot groot kragonderbrekinge in nettoerusting. Van hierdie, oop- of toe-stellingsfoute (insluitend weiering om oor te skakel, onvolledige operasie, en lae skakelakkuraatheid) het 'n beduidende impak op netstabiliteit.
Navorsing dui daarop dat HVD-foute veroorsaak deur elektriese bedryfsmechanismes hoofsaaklik afkomstig is van sekondêre-sirkelprobleme, soos beheerfoute as gevolg van swak-kwaliteit elektriese komponente of losse verbindinge in die sekondêre sirkel. Vir wydverspreide CJx-tipe elektriese bedryfsmechanismes word interne motore beskerm deur termo-magnetiese skakelbrekers en elektroniese motorbeskermtoestelle. Na langdurige blootstelling buite, behou hierdie mechanismes hul bedryfsposisies vir 3–6 jaar na kommissie, maar hul elektriese beheerkomponente is brosheid en hoog sensitielik vir omgewingsfaktore.
Langdurige operasie kan grensskakele en boute verweek, wat lei tot onvolledige skakeling indien onopgemerk (bv., die 5° posisionele afwyking in Figuur 1 stel netrisiko's voor). Reis-skakele, krities vir skakelproses-oorgange, ly aan geoxideerde kontakte en verkorte lewensduur as gevolg van omgewingsinvloede.
Opsomming en Navorsingsstatus van Hoogspanningsafsluiter Foute
In opsomming, kan die primêre oorsake van hoogspanningsafsluiter (HVD) oop- of toe-stellingsfoute in twee tipes gelykgestel word: elektriese beheersirkelfoute en meganiese stelselprobleme. Hierdie artikel fokus op die elektriese beheersirkel, wat hoofsaaklik motor-sirkelfoute, grensskakeldefekte, en sekondêre-sirkelprobleme insluit. Analise wys dat hoë skakelfoutkoerse hoofsaaklik toegeskryf kan word aan motor- en sekondêre-sirkelfoute, wat 'n beduidende impak op HVD-operasie het. Daarom is dit dringend om die veiligheid en betroubaarheid van HVD-bedryfsmechanismes op te los.
1. Navorsingsstatus van Hoogspanningsafsluiters
Relevante navorsers en ingenieurs het uitgebreide studies oor bogenoemde kwessies gedoen en konstruktiewe oplossings voorgestel, opgesom in twee sleutelaspekte:
1.1 Navorsingsstatus van Sekondêre Sirkel Foute
Talle studies het elektriese komponentprobleme in sekondêre sirkels aangespreek. Swak sigting van die bedryfsmechanisme-boks laat reënwater binne, wat tot komponentkorrosie, bystandskakele-/relaïdefekte, losse knoppiekontakte, en meganiese stokkings lei—wat lei tot weiering om oor te skakel of onvolledige operasie. Voorgestelde oplossings sluit in gereelde instandhouding, vochtdemping, en foutvloeidiagramme vir vinnige probleemoplossing.
Vir meganiese versletting soos vervormde pyn, losse grensbout, of verslete skroewe as gevolg van motor-inertia, word maatreëls soos gereelde inspeksies en tydige defektopskaffing aanbeveel. Antioxidantmateriaal word voorgestel vir gekorse draadverbindinge, terwyl spandynspanning/toetsmetodes help om sekondêre-sirkelfoute te diagnoseer—versterk deur defeklogboeke om probleemoplossingseffektiwiteit te verbeter. Verwarmingsapparate is voorgestel om vochtaangedrewe kwessies soos bystandskakele misplasing en swak kontak in elektriese bedryfsmechanismes te hanteer.
Maar, bestaande studies lys eenvoudig foutplekke en beklemtoon instandhouding sonder fundamentele oplossings, wat weinig aandag aan sekondêre sirkels reflekteer. Instandhoudingspersoneel waardeer dikwels elektriese komponente minder as meganiese dele, en onbekendheid met sekondêre komponentstrukture/prinsipes—saam met vernagtelde gereelde inspeksies—is indirekte oorsake van foute.
1.2 Navorsingsstatus van Skakelakkuraatheid Kwessies
Om skakelakkuraatheid en meganiese inertia te hanteer, het skolastici motorbeheer verbeter deur borstellose DC-motor (BLDC) en permanente magneet sinchronus motor (PMSM) bedryfsmechanismes te ontwerp. 'n BLDC-gedrewe HVD-mechanisme met 'n DSP-kern en dubbel geslote-lus beheerstrategie het effektiewe skakelspoedregulering bewys. Soortgelyke metodes vir werklike spoedmonitoring verseker gladde operasie en verbeterde toesluitakkuraatheid, wat 'n grondslag leg vir slim kragnetontwikkeling. Dit moet egter opgemerk word dat hierdie ontwerpe steeds in teoretiese navorsing en laboratoriumsimulasie fase is, met onbewese betroubaarheid in praktiese toepassings.
2 Verdeelde Elektriese Bedryfsmechanisme Ontwerp Skema
Gebaseer op die bo-uitsplitsing, is die primêre oorsaak van bedryfsmechanisme foute die swak betroubaarheid van die elektriese beheersirkel, wat hoogs sensitiel is vir omgewingsfaktore. Vertraagde instandhouding of ander kwessies kan elektriese komponente skade, wat lei tot skakelfoute. As reaksie hierop, stel hierdie artikel 'n verdeelde ontwerp vir elektriese bedryfsmechanismes voor.
2.1 Verdeelde Beheer Konsep vir Elektriese Bedryfsmechanismes
Verdeelde beheer verdeel die hele stelsel in aparte segmente, elk onafhanklik beheer deur 'n hoofbeheerder. Hierdie ontwerp skei die elektriese beheermoduul van die motor-aandryfmoduul:
Met inagneming van die veranderlike buite-omgewing en kabelkwetsbaarheid, word 'n tydsdeling gedeelde kabelstrategie aangewend gebaseer op TRIZ se prinsipe van multi-gebruik. Aangesien motorbeheersirkels en skakelstatus-indikasiesirkels nie gelyktydig aktiveer hoe nie, stel hierdie benadering in staat om seinsoordrag vir beide motorbeheer en afsluiterposisie-indikasie met net 5 kable te bewerkstellig. Dit verminder beduidend eksterne omgewingsimpakte op die elektriese bedryfsmechanisme. Die algehele beheerkonsep van die verdeelde elektriese bedryfsmechanisme word in Figuur 2 illustreer.
2.2 Ontwerp van Verdeelde Beheer Module
Die wydverspreide CJx-reeks elektriese bedryfsmechanismes is ontwerp met geïntegreerde elektriese en meganiese komponente, wat buite in 'n vasgestelde konfigurasie slegs 'n heel jaar rond bedryf. Hierdie integrasie is 'n sleutelfaktor wat bydra tot hul hoë foutkoers. Die modulaire ontwerp breek hierdie alles-in-een buite-opstelling deur die mechanisme in twee aparte module te verdeel: 'n elektriese beheermoduul en 'n meganiese aandryfmoduul.
Die modulaire ontwerp bied duidelike voordele: dit stel die elektriese beheermoduul in staat om in 'n temperatuur-gestabiliseerde omgewing gehuisvest te word, wat beduidend die omgewingsimpakte op HVD-skakeloperasies verminder; en dit minimaliseer inter-module draadwerk, wat die vinnige vervanging van defekte module moontlik maak—met prioriteit aan "eerst vervang, dan herstel" om instandhoudingseffektiwiteit te verhoog en netdowntyd te verminder.
2.2.1 Elektriese Beheer Moduul
Die elektriese beheermoduul bestaan uit 'n hoofbeheerder, oop/toe-oorgangskakeel, relais, posisie-indikasiesirkels, en 'n fase-verliesbeskermmer, soos in die ontwerpkonsep van Figuur 3 uiteengesit.
Die beheerlogika funksioneer as volg: 'n skakelsein (oop/toe) van die knoppie word na die beheerder gestuur, wat die motorbedryf reguleer op grond van die bevel. Wanneer die HVD in die oop toestand is, aktiveer die oop-posisiesirkel, wat die indikateur verlig. Indien die toe-knoppie ingedruk word, aktiveer die beheerder die hoofmotorrelais en toe-sirkeloorgangrelais, wat die HVD toe-stel. Op voltooiing, de-energieseer die motorrelais, wat die toe-posisiesirkel en -indikateur aktiveer. Die fase-verliesbeskermmer beskerm die motorsirkel met tydfunksionaliteit, wat die hoofsirkel binne 'n gespesifiseerde tydperk verbind in geval van foute.
2.2.2 Motor Aandryf Moduul
Die motor-aandryfmoduul bestaan hoofsaaklik uit 'n AC-motor, spoedverlaager, wrywingkoppling, Siemens bystandskakeel, thyristor-boogdempingssirkel, grenspuntposte, en 'n meganiese slottoestel. Wanneer die hoofbeheerder 'n oop/toe-bevel stuur, word die motorbeheersirkel aktiveer, wat die spoedverlaager en hoofas via die motor vir skakeloperasies aandryf. Grenspuntposte aan die top van die hoofas, tesame met die meganiese slottoestel, beheer die skakelposisie-akkuraatheid. Tegelykertyd werkt die Siemens bystandskakeel saam met die thyristor-boogdempingssirkel om die motorbeheersirkel te verbind, die motorbedryf stoppend. 'n 90-graad rotasie-margyn by die verbinding tussen die spoedverlaager en hoofas maak geen-lading-start van die motor moontlik. Die uiterlike voorkoms van die motor-aandryfmoduul word in Figuur 4 getoon.
2.3 Oplossing vir Afsluiter Toesluitakkuraatheid
Die toesluitaksie is 'n kritiese stap vir hoogspanningskragtoestelle. Onvoldoende toesluitakkuraatheid kan die stabiele operasie van die hele kragstelsel beïnvloed. Om die oop- en toe-akkuraatheid van die elektriese bedryfsmechanisme verder te verbeter, maak hierdie ontwerp gebruik van 'n meganiese slottoestel, tesame met 'n Siemens bystandskakeel en 'n wrywingkoppling, om die akkuraatheid tot 'n sekere mate te verbeter.
2.3.1 Siemens Bystandskakeel en Thyristor Boogdempingssirkel
Die bystandskakeel is verbonden aan die hoofmotor-sirkel om die aan- en af-skakeling van die motor-sirkel te beheer. Die bystandskakeel is nie geneig om te roest as gevolg van eksterne omgewingsinvloede nie, en sy interne wrywingsmekanisme verhoed perongelukke sluiting. Die kontakte gebruik 'n veerversteunde pin en 'n harde omhulsel om stabiele en betroubare verbindinge te verseker. Die spesifieke struktuur word in Figuur 6 getoon.
Ontwerp Prinsipe van Thyristor Boogdempingssirkel: Tydens die verbindingskapping van die bystandskakeel, word 'n boog gegenereer. Om te verhoed dat die boog te groot word en die kakeel skade, word 'n thyristor boogdempingssirkel parallel met die bystandskakeel verbonden om die boog te absorbeer. Die spesifieke sirkelontwerp word in Figuur 7 getoon, waar kontak 1, 2, 3, en 4 allemaal bystandskakeelkontakte is. (Kontak 1 en 2 word gebruik om die aan- en af-skakeling van die thyristor boogdempingssirkel te beheer, en kontak 3 en 4 word gebruik om die aan- en af-skakeling van die hoofmotor-sirkel te beheer. Dit word ingestel dat kontak 1 en 2 na kontak 3 en 4 verbind om die doel van boogdemping te bereik).
2.3.2 Funksie van die Wrywingkoppling
Die wrywingkoppling beskerm die motor onder enige abnormale bedryfsomstandighede. Een die hoogspanningsafsluiter in plek is nadat dit toe-gestel is, word die hoofmotor-sirkel vinnig verbind. Maar, as gevolg van meganiese rotasie-inertia, kan die motor nie onmiddellik stop nie. Op hierdie oomblik, funksioneer die wrywingkoppling as 'n krag-afloskomponent. Dit maak dit moontlik vir die wrywingsrad om te idelstaan, wat die motor se meganiese inertia dissipeer en die presiese posisie van die hoogspanningsafsluiter tydens oop- en toe-stellings verseker. By die verstrenging van die veer, kan die wrywingkoppel gewysig word om die oop- en toe-stellings van verskillende afsluiters te pas. Die wrywingkoppling word in Figuur 8 getoon.
Voordelige van die Ontwerp Skema oor CJx-tipe Elektriese Bedryfsmechanismes
Die voorgestelde ontwerp elimineer elektriese komponente soos reis-skakele en grensskakele, wat onstabiele faktore verminder en die betroubaarheid van die elektriese bedryfsmechanisme verhoog. Dit verwyder ook die terminalblok met talryke kontakte, wat die draadsirkel vereenvoudig. Met 'n modulaire ontwerp, verbind net vyf kable die twee module, wat die fout-herstel-effektiwiteit grootliks verbeter. Buite dié, kan dit meervoudige beskermingsvlakke vorm met termo-magnetiese skakelbrekers en bestaande elektroniese motorbeskermtoestelle. Selfs as die elektriese beheersirkel foute vertoon, verseker die meganiese slottoestel en wrywingkoppling die veiligheid van die motor. Die wrywingkoppling weerstaan die krag van die motor se meganiese inertia, en die meganiese slottoestel verhoed dat die grenspunt "terugkaats", wat die akkurate oop- en toe-stelling van die hoogspanningsafsluiter verseker en sy integriteit beskerm. Buite dié, die motor se geen-lading-start minimeer die startstroom, wat toerusting-sok vermy en die bedryfsmechanisme se lewensduur verleng.
3 Eksperimentele Verifikasie
Met inagneming van relevante standaarde soos "Hoogspanningswisselstroomafsluiters en Aardingsskakele" en "Algemene Tegniese Vereistes vir Hoogspanningswisselstroom Krag- en Beheertoestelle", verbeter die kombinasie van 'n meganiese slottoestel en 'n wrywingkoppling die oop- en toe-akkuraatheid van die afsluiter verder. In vergelyking met die CJx-reeks elektriese bedryfsmechanismes, bied dit hoër betroubaarheid en veiligheid. Foutopsporing, deur middel van meervoudige oop- en toe-proefnemings en hoekafwykingsmetings tussen die grenspunt en grensskroef, wys dat hulle nou aangepas is, met 'n werklike masjineriefout binne 1°, wat die tegnologiese standaarde volledig voldoen. Die werklike posisie word in Figuur 9 getoon.
4 Gevolgtrekking
As een van die sleuteltoerusting in die kragnet, is die betroubaarheid en veiligheid van die bedryfsmechanisme van hoogspanningsafsluiters van uiterste belang. Hierdie artikel neem die elektriese bedryfsmechanisme as navorsingsobjek, doen 'n gedetailleerde ontwerp en analise van sy verdeelde beheermetode, en verifieer dit deur middel van proefnemings, wat die verwagte resultate bereik.Gebaseer op die konsep van verdeelde beheer, word die motor deur die hoofbeheerder aangedryf om die oop- en toe-stellings van hoogspanningsafsluiters veilig en akkuraat te beheer.
Met 'n modulaire ontwerpbenadering, word die elektriese bedryfsmechanisme hoofsaaklik verdeel in 'n elektriese beheermoduul en 'n motor-aandryfmoduul, wat die kompleksiteit van draadwerk verminder en die instandhoudingspoed verhoog.'n Meganiese slottoestel is ingestel. Tesame met die spesiale strukture van die Siemens bystandskakeel en die wrywingkoppling, is die oop- en toe-akkuraatheid van die afsluiter verbeter.
